失败的 static_assert 如何在 if constexpr (false) 块中工作？

Question

P0292R1 constexpr 如果已包含，有望用于 C++17。它看起来很有用（并且可以取代 SFINAE 的使用），但是关于 false 分支中 static_assert 格式错误，无需诊断的评论让我感到害怕：

Disarming static_assert declarations in the non-taken branch of a
constexpr if is not proposed.

void f() {
  if constexpr (false)
    static_assert(false);   // ill-formed
}

template<class T>
void g() {
  if constexpr (false)
    static_assert(false);   // ill-formed; no 
               // diagnostic required for template definition
}

我认为完全禁止在 constexpr if 中使用static_assert（至少是 false/non-taken 分支，但这在实践中意味着这不是一个安全或有用的事情）。

这是如何从标准文本中得出的？我发现提案措辞中没有提及 static_assert，并且 C++14 constexpr 函数确实允许 static_assert （详细信息请参见 cppreference：constexpr）。

它是否隐藏在这个新句子中（6.4.1之后）？ ：

当 constexpr if 语句出现在模板化实体中时， 在封闭模板或通用 lambda 的实例化期间， 废弃的语句不会被实例化。

从那时起，我假设调用其他 constexpr（模板）函数也是被禁止的，无需诊断，这些函数在调用图的某个地方可能会调用 static_assert 。

底线：

如果我的理解是正确的，那么这是否会对 constexpr if 的安全性和实用性施加了相当严格的限制，正如我们必须知道的那样（从文档或代码检查）关于static_assert的任何使用？我的担心是不是多余了？

更新：

此代码编译时不会发出警告（clang head 3.9.0），但据我了解格式错误，无需诊断。有效与否？

template< typename T>
constexpr void other_library_foo(){
    static_assert(std::is_same<T,int>::value);
}

template<class T>
void g() {
  if constexpr (false)
    other_library_foo<T>(); 
}

int main(){
    g<float>();
    g<int>();
}

Answer 1

这是关于模板的一个完善的规则 - 允许编译器诊断 template的相同规则。无效 f() { 返回 1; }。 [temp.res]/8，新更改以粗体显示：

程序格式错误，无需诊断，如果：

• 无法为模板或子语句生成有效的专业化
  中的 constexpr if 语句 ([stmt.if])
  template 并且该模板未实例化，或者
• [...]

无法为包含 static_assert 的模板生成有效的专业化，该模板的条件是非依赖的且计算结果为 false，因此该程序是格式错误的 NDR。

具有至少一种类型可评估为 true 的依赖条件的 static_assert 不受影响。

Answer 2

C++20 现在使 if constexpr 的 else 分支中的 static_assert 变得更短，因为它允许模板 lambda 参数。因此，为了避免格式错误的情况，我们现在可以使用 bool 模板非类型参数定义 lambda，用于触发 static_assert。我们立即使用 () 调用 lambda，但由于如果不采用 else 分支，则不会实例化 lambda，因此断言不会触发，除非 else 实际上被采用：

template<typename T>
void g()
{
    if constexpr (case_1)
        // ...
    else if constexpr (case_2)
        // ...
    else
        []<bool flag = false>()
            {static_assert(flag, "no match");}();
}

Answer 3

编辑：我将保留这个自我回答，其中包含示例以及对导致此问题的误解的更详细解释。 TC 的简短回答已经足够严格了。

重读提案和 当前草案，我的结论是我的担忧是错误的。首先，这里的重点应该是模板定义。

格式不正确；模板定义无需诊断

如果模板被实例化，任何static_assert都会按预期触发。这大概与我引用的声明相符：

...废弃的语句未实例化。

这对我来说有点模糊，但我得出的结论是，这意味着出现在被丢弃语句中的模板将不会被实例化。其他代码
但在语法上必须是有效的。因此，当模板包含static_assert 已实例化。或者（不是必需的，由编译器决定）如果已知它总是错误的，则已经在声明时。

示例：（现场演示）

#include <type_traits>

template< typename T>
constexpr void some_library_foo(){
    static_assert(std::is_same<T,int>::value);
}

template< typename T>
constexpr void other_library_bar(){
    static_assert(std::is_same<T,float>::value);
}

template< typename T>
constexpr void buzz(){
    // This template is ill-formed, (invalid) no diagnostic required,
    // since there are no T which could make it valid. (As also mentioned
    // in the answer by T.C.).
    // That also means that neither of these are required to fire, but
    // clang does (and very likely all compilers for similar cases), at
    // least when buzz is instantiated.
    static_assert(! std::is_same<T,T>::value);
    static_assert(false); // does fire already at declaration
                          // with latest version of clang
}

template<class T, bool IntCase>
void g() {
  if constexpr (IntCase){
    some_library_foo<T>();

    // Both two static asserts will fire even though within if constexpr:
    static_assert(!IntCase) ;  // ill-formed diagnostic required if 
                              // IntCase is true
    static_assert(IntCase) ; // ill-formed diagnostic required if 
                              // IntCase is false

    // However, don't do this:
    static_assert(false) ; // ill-formed, no diagnostic required, 
                           // for the same reasons as with buzz().

  } else {
    other_library_bar<T>();
  }      
}

int main(){
    g<int,true>();
    g<float,false>();

    //g<int,false>(); // ill-formed, diagnostic required
    //g<float,true>(); // ill-formed, diagnostic required
}

static_assert 上的标准文本非常明显短的。用标准语言来说，这是一种通过诊断使程序格式错误的方法（正如@immibis也指出的那样）：

7.6 ... 如果转换后表达式的值为 true，则声明无效。否则，程序格式不正确，并且
产生的诊断消息（1.4）应包括文本
字符串文字，如果提供的话...

Answer 4

对于旧的编译器，这仍然是错误的，我遇到的最简洁的方法来解决这个问题（至少在当前的编译器中）是使用 !sizeof(T*) 作为条件，Raymond Chen 详细介绍。这有点奇怪，从技术上讲并不能解决格式错误的问题，但至少它很短并且不需要包含或定义任何内容。解释它的一个小注释可能会帮助读者：

template<class T>
void g() {
  if constexpr (can_use_it_v<T>) {
    // do stuff
  } else {
    // can't use 'false' -- expression has to depend on a template parameter
    static_assert(!sizeof(T*), "T is not supported");
  }
}

使用 T* 的目的是仍然为不完整的类型给出正确的错误。

我还在中遇到了这个讨论旧的 isocpp 邮件列表可能会添加到此讨论中。有人提出了一个有趣的观点，即执行这种条件 static_assert 并不总是最好的主意，因为它不能用于 SFINAE-away 重载，这有时是相关的。

Answer 5

已发现这是一个缺陷，CWG 2518。静态断言现在在模板声明中被忽略，因此现在被延迟到实例化。失败的静态断言不再是格式错误的，在模板解析期间无需进行诊断。

它被应用于 clang 和 所有 C++ 模式href="https://gcc.gnu.org/git/?p=gcc.git;a=commit;h=9944ca17c0766623bce260684edc614def7ea761" rel="noreferrer">GCC 13。

Answer 6

逗号表达式可以使 static_assert 条件依赖于模板参数：

  #include <type_traits>

  template<typename T>
  constexpr int func(T x)
  {
    if constexpr(std::is_same_v<T, int>){
      return x;
    } else {
      static_assert((sizeof(T), false), "Bad template argument");
      return 0;
    }
   }

或者您可以创建一个始终为 false 的依赖表达式：

      static_assert(sizeof(T) == 0, "Bad template argument");

Answer 7

您的自我回答以及 TC 的回答可能不太正确。

首先，“即使在 if constexpr 内，两个静态断言都会触发”这句话是不正确的。它们不会，因为 if constexpr 条件取决于模板参数。
您可以看到，如果您在示例代码中注释掉 static_assert(false) 语句和 buzz() 的定义：static_assert(!IntCase) 不会触发并且会编译。

此外，诸如 AlwaysFalse::value 或 ! std::is_same_v

这与 AlwaysFalse::value 和 ! 是否相关的问题有关。 std::is_same_v 在这种情况下是等价的（这就是这个答案的评论的内容）。
我认为它们是，因为它是“可以”而不是“可以”，并且在实例化时对于所有类型来说两者都是假的。
std::is_same 和非标准包装器之间的关键区别在于后者理论上可以是专门化​​的（感谢 cigien 指出这一点并提供链接）。

NDR 是否格式不正确的问题也关键取决于模板是否被实例化，只是为了完全清楚这一点。

Answer 8

我的解决方案是：

if constexpr (is_same_v<T,int>)
  // ...
else if constexpr (is_same_v<T,float>)
  // ...
else
  static_assert(std::is_same_v<T, void> && !std::is_same_v<T, void>, "Unsupported element type.");